1、電氣控制與PLC技術課程設計論文題目 plc在燃油鍋爐控制系統中的應用 系 別 信息與電子工程學院 專 業 電子信息工程 班 級 12電本2班 學 號 201201902245 學生姓名 謝廣鳳 指導教師（簽名） 完成時間 2015 年 6 月 27 日課程設計成績評定表評價內容標 準分值得分1選題能體現課程的培養目標，難度和工作量較大，有較強的創新性。102設計圓滿完成課程設計中各項要求，設計書設計科學、先進，計算準確；圖、表繪制及技術要求符合國家標準。有較大創新和較大實用價值；立論正確，結構嚴謹結論明確。設計書中分析、計算、實驗正確、嚴密，對專業知識綜合訓練程度高，課程設計報告撰寫規范。6

2、03陳述回答問題有理有據，體現出較寬泛的知識面，思維敏捷、邏輯性強。陳述清晰、正確、邏輯性強，基本概念清楚，語言流暢、精煉。204表現在整個課程設計階段能夠獨立分析并解決問題，完成相關部分的設計。10總 評0摘 要隨著科技的不斷進步，自動化技術以及電力電子技術快速提高，國內外以繼電器為基礎的自動化儀表工業鍋爐控制系統也得到發展，并且廣泛應用于實際生產過程。在上個世紀60年代前期，我國鍋爐的控制系統開始得到迅速發展;到了60年代的中后期，我國引進了國外全自動的燃油鍋爐的控制系統；到了上個世紀的70年代末，我國逐漸自主研發了一些工業鍋爐的自動化儀器，同時，在工業鍋爐的控制系統方面也在逐步推廣應用自

3、動化技術。PLC是采用微電腦技術制造的通用的自動控制設備，它具有高可靠性，能適應工業現場的高溫，沖擊震動等惡劣環境，廣泛應用于機械設備、生產流水線和生產過程的自動控制。經過長時間的發展和完善，PLC主要具有邏輯運行功能，可以代替繼電器進行開關控制、具有定時控制的功能、記數控制功能、步進控制功能，A/D、D/A轉換功能，數據處理功能，通信，聯網功能，并配置了較強的監控功能。這些功能造就了PLC的旺盛生命力。到現在已出現越來越多的新PLC產品：如三菱FX2N系列PLC、三菱FX2NC系列PLC、三菱FX1N系列PLC、松下FP2松下電工可編程控制器(PLC)、三菱A/Q系列PLC、橫河FA-MA系

4、列PLC 等一系列新產品 最初的工廠自動化控制主要是以繼電器回路控制占主導地位，這種控制具有體積大，耗電多，壽命短，可靠性差以及運行速度慢等缺點，而可編程序控制器具有體積小，可靠性高，耗電少等優點，在設計中可簡化設計結構，降低成本，可實現數據的傳輸和監控。 由PLC組成的燃油鍋爐控制系統適用于配用各種進口以及國產燃燒器的燃油鍋爐，對鍋爐實行全自動控制，包括鍋爐水位、蒸汽壓力、燃燒系統的參數檢測、指示、報警、調節等進行控制，具有效率高、節約能源、高可靠性的安全系統，符合環保要求，完善的智能控制等優點。目 錄前言4第一章 應用PLC實現控制系統的設計51.1PLC控制燃油鍋爐的設計內容 51.2系

5、統總體設計方案 51.3控制要求5第二章 系統的硬件設計6 2.1 PLC機型的選擇62.2 I/O設備及I/O編號的分配6第三章 燃油鍋爐控制系統的程序設計73.1 根據系統要求可以設計出梯形圖 73.2 梯形圖的設計及過程分析8總結10參考文獻10 前言鍋爐是利用燃料或其他能源的熱能，把水加熱成為熱水或蒸汽的機械設備。鍋爐包括鍋和爐兩大部分，鍋的原義是指在火上加熱的盛水容器，爐是指燃燒燃料的場所。 鍋爐中產生的熱水或蒸汽可直接為生產和生活提供所需要的熱能，也可通過蒸汽動力裝置轉換為機械能，或再通過發電機將機械能轉換為電能。提供熱水的鍋爐稱為熱水鍋爐，主要用于生活，工業生產中也有少量應用。產

6、生蒸汽的鍋爐稱為蒸汽鍋爐，又叫蒸汽發生器，常簡稱為鍋爐，是蒸汽動力裝置的重要組成部分，多用于火電站、船舶、機車和工礦企業。 鍋爐承受高溫高壓，安全問題十分重要。即使是小型鍋爐，一旦發生爆炸，后果也十分嚴重。因此，對鍋爐的材料選用、設計計算、制造和檢驗等都制訂有嚴格的法規。 18世紀上半葉，英國煤礦使用的蒸汽機，包括瓦特的初期蒸汽機在內，所用的蒸汽壓力等于大氣壓力。18世紀后半葉改用高于大氣壓力的蒸汽。19世紀，常用的蒸汽壓力提高到0.8兆帕左右。與此相適應，最早的蒸汽鍋爐是一個盛水的大直徑圓筒形立式鍋殼，后來改用臥式鍋殼，在鍋殼下方磚砌爐體中燒火。PLC控制燃油鍋爐的目的和意義 鍋爐是一次性能

7、源煤炭、石油、天然氣轉換成二次能源蒸汽量的重要動力設備。據有關數據統計，目前我國有各類工業鍋爐約25萬。每年耗煤量占全國產量的1/3，同時還消耗大量的石油和天然氣。工業鍋爐是生產過程中重要的動力設備。在石油化工領域，g它的主要作用是向生產裝置提供所需的合格蒸汽，其控制質量的優劣不僅關系到鍋爐自身運行的效果，而且還將直接影響到相關裝置生產過程的穩定性。現代燃油燃燒機多為自動控制的燃燒機，一般采用工業程序控制器、火焰檢測器以及溫度傳感器等組成自動控制系統。 燃油鍋爐隨著城市的發展而越來越多地被應用。以前使用燃煤鍋爐由于其在燃燒時產生大量的CO2和粉塵污染環境而逐漸被淘汰，相對應的用燃油鍋爐來代替燃

8、煤鍋爐已被廣泛用于酒店、大型商場等建筑。由PLC組成的燃油鍋爐控制系統適用于配用各種進口及國產燃燒器的燃油鍋爐，對鍋爐實行全自動控制，包括鍋爐水位、蒸汽壓力、燃燒系統的參數檢測、指示、調節等進行控制。 第一章 應用plc實現控制系統設計1.1PLC控制燃油鍋爐的設計內容 本設計采用可編程序控制器PLC控制燃油鍋爐的穩定可靠運行。通過PLC的選型、檢測元件選型、低壓電器選型、電源設計完成燃油鍋爐的硬件設計部分。通過仿真軟件的模擬和調試完成燃油鍋爐的軟件設計。預期實現的目標：實現燃油鍋爐的自動控制，不但能很好的控制鍋爐的水位和蒸汽壓力等參數，還能很方便的加水和排水，基于PLC的控制很容易實現工業化

9、。我國目前運行的很多鍋爐控制系統自動化水平不高、安全性低，工作效率普遍低于國家標準，因此實現燃油鍋爐的自動控制對能源消耗來說很重要。 1.2 系統總體設計方案 燃油鍋爐控制系統基本組成部分 燃油鍋爐主要組成部分： （ 1）燃油預熱器：鍋爐啟動前，將鍋爐燃燒用的燃油加熱到適當溫度以達到良好霧化，保證鍋爐的正常燃燒。 （2） 汽包：由上下鍋筒和三簇沸水管組成，水在管內受管外煙氣加熱，在管簇內發生自然的循環流動，并逐漸汽化，產生的飽和蒸汽聚集在上鍋筒里邊。下鍋筒作為連接沸水管之用，同時儲存水和水垢。 （3） 爐膛：是使燃料充分燃燒并放出熱能的設備，由供油系統和油槍組成。（4） 引風設備：包括引風機，

10、煙囪，煙道幾部分，用它將鍋爐中的煙氣連續排除。（5） 送風設備：由鼓風機和風道組成，用它來供應燃料燃燒所需要的空氣。（6） 燃料供給設備：包括供油管路和油槍等。 燃油鍋爐控制系統由燃油預熱器、點火變壓器、瓦斯閥、引風機、油泵、進水閥、出水閥、水位上限開關、水位下限開關、各種檢測儀表及監控設備組成。1.3 控制要求1) 起動：該鍋爐的燃燒按一定時間間隔順序起燃。其起燃順序為： 間隔10s 間隔10s 間隔5s 間隔5s 送風-燃油預熱 - 子火燃燒-噴油- 母火燃燒-關閉子火、預熱器、噴油泵2) 停止：停止時，要求：停止-子火、母火、預熱器、噴油泵關閉- -送風(將廢氣、雜質吹去)-送風停止(清

11、爐停止) 3）異常狀況自動關火：鍋爐燃燒過程中，當出現異常狀況時(即蒸汽壓力超過允許值，或水位超過上限，或水位低于下限)，能自動關火進行清爐；異常狀況消失后，又能自動按起燃程序重新點火燃燒。 間隔10 s。 即：異常情況-子火、母火、預熱器、噴油關閉-送風-清爐 觸發預熱器 停止-重新起燃 4) 鍋爐水位控制：鍋爐工作起動后，當水位低于下限時，進水閥打開，排水 閥關閉。當水位高于上限時，排水閥打開，進水閥關閉。燃油鍋爐系統工藝流程圖如圖（1）所示 （圖1）燃油鍋爐運行的示意圖如上所示，燃油經燃油預熱器預熱，由噴油泵經噴油口打入鍋爐進行燃燒。燃燒時，鼓風機送風；噴油口噴油；點火變壓器接通(子火燃

12、燒)；瓦斯閥打開(母火燃燒)，將燃油點燃。點火完畢，關閉子火，繼續送風、噴氣，使燃燒持續。鍋爐的進水和排水分別由進水閥和排水閥來執行。上、下水位分別由上限、下限水位開關來檢測。蒸汽壓力由蒸汽壓力開關來檢測。 第二章 系統的硬件設計 2.1 PLC機型的選擇由前述的燃油鍋爐示意圖及運行、控制要求可知該控制系統共有5個輸入（啟動X1、停止X2、蒸汽壓力X3、上限X4、下限X5），7個輸出（預熱Y1、送風Y2、子火Y3、噴油Y4、母火Y5、進水閥Y6、出水閥Y7），輸入/輸出（I/O）總點數為12，考慮到控制對象系統有可能有所變動或擴展以及保留1015%裕量，同時該系統的控制要求精度不是很高和對成本

13、的考慮，最后選擇FX1N-24MR-001機型（12個輸入點，12個輸出點）作為該系統的PLC機型.2.2 系統的I/O接口以及硬件接線圖設計 由前面所述可知該系統有5個輸入，7個輸出，其I/O接口如表2所視。 (表2)由上表以及所選機型FX1N-40MR-001可得該系統的硬件接線圖，如圖3所示 （ 圖3）第三章 燃油鍋爐控制系統的程序設計 3.1 根據系統要求可以設計出梯形圖 要求如下：1) 起動：該鍋爐的燃燒按一定時間間隔順序起燃。其起燃順序為： 間隔10s 間隔10s 間隔5s 間隔5s 送風-燃油預熱 - 子火燃燒-噴油- 母火燃燒-關閉子火、預熱器、噴油泵2) 停止：停止時，要求：

14、停止-子火、母火、預熱器、噴油泵關閉- -送風(將廢氣、雜質吹去)-送風停止(清爐停止) 3）異常狀況自動關火：鍋爐燃燒過程中，當出現異常狀況時(即蒸汽壓力超過允許值，或水位超過上限，或水位低于下限)，能自動關火進行清爐；異常狀況消失后，又能自動按起燃程序重新點火燃燒。 間隔10 s。 即：異常情況-子火、母火、預熱器、噴油關閉-送風-清爐 觸發預熱器 停止-重新起燃 4) 鍋爐水位控制：鍋爐工作起動后，當水位低于下限時，進水閥打開，排水 閥關閉。當水位高于上限時，排水閥打開，進水閥關閉。用PLC控制燃油鍋爐的啟動、停止、出現異常情況時能暫停且異常情況消失后能自動按起燃順序重新工作，3.2 梯

15、形圖的設計及分析梯形如圖（4）所示 圖（4）對系統控制總梯形圖的分析 ： 啟動時，按下啟動按鈕X1，鼓風機Y2開始送風并自鎖，通風10min后T0動作燃油預熱器Y1動作并自鎖，時間T1同時開始計時，60S后T1常開觸點閉合，子火Y3點燃，時間T2開始計時，5S后T2觸點閉合，接通噴油口Y4開始點燃，Y4自鎖，時間T3開始計時，5S后T3觸點閉合，母火Y5點燃，同時切斷燃油預熱Y1、子火Y3和噴油泵Y4。送風Y2、瓦斯閥(母火)噴氣持續進行，啟動完成。 停止時，在啟動燃燒后，即X1按下，母火Y5和送風Y2一直在進行，按下停止按鈕X2，瓦斯閥Y5被切斷（自鎖消失），同時啟動M2斷開燃油預熱Y1、子

16、火Y3和噴油泵Y4，T4得電并開始記時；30S后切斷送風Y2，送風停止，即清爐停止。 緊急情況時，當蒸汽壓力超過允許值，即X3動作，或水位超過上限，即X4動作，或水位低于下限即X5動作，中間繼電器M1接通并自鎖，其常閉觸點斷開，切斷燃油預熱Y1、子火Y3和噴油泵Y4，同時M1的常開觸點閉合，時間繼電器T5開始記時（自鎖），送風也在進行中，進行清爐。30S后，T5動作，中間繼電器M1被斷開，M1常閉節點恢復閉合，由T5送入一個觸發信號，使預熱Y1接通并自鎖，系統完成重新啟燃過程。 控制水位時，當水位低于下限時，X5動作，進水閥Y6打開，系統開始進水，同時由于互鎖使出水閥被斷開（關閉）；當水位高于

17、上限時，X4動作，出水閥Y7排水，同時由于互鎖斷開進水閥Y6，即進水閥關閉，水位正常后由T5關閉進出水閥門即可完成水位控制過程。 總 結 這個設計是基于PLC的燃油鍋爐控制系統設計，在研究課題和設計任務中首先要解決的是PLC機型的選擇，這個任務需要去翻閱相關的書籍和網上查找一些新信息，翻閱和查找增加了許多新知識，包括一些PLC新產品等。而在整個設計過程中，不但對原有多學的知識要懂，需要一定的基礎，通過這次設計，讓我懂得了一些關于PLC選型，硬件電路設計，三菱編程仿真軟件的使用等。通過這次設計，既鞏固原有的PLC知識，又增加一些新知識。 通過對基于PLC的燃油鍋爐控制系統設計，使我懂得了 1. PLC的發展，既是企業競爭的結果，也是現代工廠對控制系統精度要求越來越高的結果。PLC越來越多的應用于城市和工廠。PLC應用范圍越來越廣，學習PLC知識，更新PLC知識，對自己的發展也有好處。 2.通過PLC在燃油鍋爐上的使用，一方面，可減少成本，實現高質量的控制。利用PLC編程簡單和數據格式簡單的特點，采用PLC的輸出接口，配上相應的顯示儀表，投資少，方便快捷。另一方面，通過對PLC在燃油鍋爐的應用，可以看出PLC的功能強大，在很多地方都有用武之地。 課程設計，